[发明专利]一种数值模拟优化叶片辊轧模具及毛坯设计的方法

说明书

本发明涉及叶片辊轧制造领域，具体为一种数值模拟优化叶片辊轧模具及毛坯设计的方法。首先根据叶片辊轧毛坯的现场工艺状态，通过Gleeble压缩试验建立材料本构模型，并完成数值模拟。同时，通过对现场辊轧叶片的三维模型、数值模拟后的辊轧叶片模型和设计要求的理论叶片模型的尺寸进行对比分析，优化叶片辊轧模具设计和毛坯设计；根据叶片辊轧数值模拟后处理分析优化辊轧机调试参数，最终获得精密辊轧叶片。本发明减少修模具、辊轧机的调试和叶身成形后抛修等工作量，缩短制造周期，提高产品一致性，提升辊轧叶片精密制造能力。本发明通过数值模拟节省试验件基础试验费用、现场加工及材料等费用，同时提高辊轧叶片的质量和生产效率。

技术领域

本发明涉及叶片辊轧制造领域，具体为一种数值模拟优化叶片辊轧模具及毛坯设计的方法。

背景技术

叶片辊轧制造技术是航空发动机叶片制造领域中的先进技术，它具有叶片产品精度高、力学性能优良、工作效率高等优点。所以，在高压压气机中小叶片制造领域发挥着无可比拟的优势。

数值模拟技术对材料加工制造业有着巨大的指导作用，但是在国内将数值模拟应用在冷辊轧技术上，还在初期探索阶段，也鲜有相关文献。但它对叶片辊轧工艺尤其是模具设计和毛坯设计有着很重要的指导意义，会有很大的研究发展空间，使叶片辊轧制造技术更加成熟。

叶片辊轧制造技术中的一项核心内容是辊轧模具设计和毛坯设计，但在实际制造中辊轧模具和毛坯需要反复修整，修模量很大，且很难保证模具的修复一致性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种数值模拟优化叶片辊轧模具及毛坯设计的方法，使辊轧模具设计和毛坯设计更加精准。

本发明的技术方案是：

一种数值模拟优化叶片辊轧模具及毛坯设计的方法，以GH2787合金叶片为载体，用UG软件三维建模，用DEFORM软件数值模拟，具体步骤如下：

1)建立材料本构模型

首先需要根据叶片辊轧毛坯的工艺状态设计材料本构模型的基础试验方案，再从毛坯叶身处取压缩试样，通过8组不同应变速率下的Gleeble压缩试验，得到相应的应力应变数据和曲线，最后通过数据插值处理建立材料本构模型；

2)叶片辊轧数值模拟

设置叶片辊轧数值模拟前处理模型，在UG软件中建立叶片辊轧毛坯和辊轧模具的三维模型，导入材料本构模型，设置前处理参数，定义模具驱动条件，设置毛坯边界条件，以及模具和毛坯的对象间关系；最后生成数据库文件，完成模拟求解；

3)叶片辊轧数值模拟后处理分析

根据现场辊轧叶片叶身的三坐标测量数据建立三维模型，建立设计要求的理论叶片模型，并把两模型与数值模拟后的辊轧叶片模型以相同坐标基准放置在软件中进行尺寸对比分析，从而优化叶片辊轧模具设计和毛坯设计；同时，通过叶片辊轧数值模拟后处理分析，优化辊轧机调试参数，最终获得精密辊轧叶片。

本发明的优点及有益效果是：

1、本发明通过叶片辊轧数值模拟，对比分析现场辊轧叶片的三维模型、数值模拟后的辊轧叶片模型和设计要求的理论叶片模型的尺寸，优化叶片辊轧模具设计和毛坯设计，解决辊轧模具设计和毛坯设计的精准度。并且，通过叶片辊轧数值模拟后处理分析优化辊轧机调试参数，指导现场工艺，最终获得精密辊轧叶片。

2、本发明应用于GH2787合金工作叶片成形工艺的分析中，成功优化了GH2787合金叶片辊轧模具设计和毛坯设计，并为辊轧机的调试提供了参考数据，最终完成了GH2787合金工作叶片的精密研制。

3、本发明节省试验件基础试验费用、现场加工及材料等费用，减少修模具、修毛坯、辊轧机的调试和叶身成形后抛修等工作的工作量，缩短了研制周期，同时提高辊轧叶片的质量和生产效率。